Інженери з Массачусетського технологічного інституту розробили алгоритм для маніпулятора, який допомагає людині, одягненій у костюм, що сковує рухи, піднятися з положення лежачи.
У майбутньому вони планують створити систему з двома переносними робокінцівками, які будуть кріпитися на рюкзаку скафандра космонавтів. Роборуки допомагатимуть піднятися на ноги в разі падіння на поверхні Місяця або Марса, а також зможуть виконувати роль допоміжних кінцівок під час виконання робіт, повідомляє New Atlas.
Громіздкі жорсткі скафандри сковують рухи космонавтів і обмежують роботу органів чуття, що призводить до негативних наслідків. Приміром, через обмежене поле зору космонавт ледь бачить свої ноги і може спіткнутися, а неможливість чути звуки власних кроків погіршує пропріоцепцію, через що зростає ризик падінь. Так, тільки під час висадок на Місяць під час програми “Аполлон” астронавти впали 27 разів і 21 раз перечепилися. Друга частина проблеми полягає в тому, що обмеженість і скутість рухів у скафандрі заважає космонавтам встати після падіння, через що їм доводиться витрачати багато зусиль, що призводить до підвищеної витрати запасів кисню.
Напередодні майбутніх пілотованих експедицій на поверхню Місяця і Марса інженери під керівництвом Гаррі Асади (Harry Asada) з Массачусетського технологічного інституту шукають спосіб допомогти космонавтам, які впали, швидко й ефективно підніматися на ноги. Запропоноване ними рішення – екзоскелет SuperLimbs, що складається з пари додаткових натільних роботизованих кінцівок. Обидві роборуки кріпитимуться до нижньої частини рюкзака скафандра, в якому, крім системи життєзабезпечення, також розташовуватимуться приводи і система управління роборуками. У разі падіння система управління відстежуватиме дії космонавта і забезпечуватиме додаткову опору і підтримку за допомогою роборук, щоб людина змогла піднятися з положення лежачи або сидячи, витрачаючи при цьому якомога менше сил і економно витрачаючи запас кисню.
Перший прототип екзоскелета SuperLimbs створено інженерами MIT ще десять років тому та відтоді його адаптовано для низки застосувань, наприклад, для допомоги робітникам у галузі авіабудування та будівництва. Крім цього, існує версія натільних робокінцівок, які виступають у ролі додаткової пари ніг для зниження навантаження під час ходьби, перетворюючи людину на своєрідного “кентавра”.
У роботі над новою версією SuperLimbs інженери спочатку спробували змоделювати, як людина встає з різних положень. Для цього за допомогою кількох добровольців вони вивчили послідовність рухів, яку люди застосовують, щоб встати з положення лежачи на животі, на боці та на спині. Потім розробники простежили, як змінюються ці рухи, якщо на випробовуваних надіти костюм, що імітує скафандр. Послідовність рухів виявилася схожою, але вимагала більших зусиль.
Ґрунтуючись на цих знаннях, інженери розробили алгоритм для роборуки, яка допомагає людині піднятися на ноги, а потім випробували його на встановленому на підлозі маніпуляторі, вільний кінець якого закріплений на рюкзаку костюма. Добровольців у костюмі з приєднаним маніпулятором знову просили лягти, після чого робот, зчитуючи рухи людини, допомагав їй піднятися.
Експерименти підтвердили, що система управління успішно направляє робоманіпулятор, допомагаючи людині піднятися. За враженнями випробовуваних, за допомогою роборуки, що сприяє, їм було набагато легше вставати, ніж, коли вони намагалися зробити це самостійно.
Тепер у планах інженерів зібрати повноцінний переносний варіант SuperLimbs з двома кінцівками. Розробники планують оптимізувати їхню конструкцію, знизивши масу деталей і електромоторів. Зрештою вони сподіваються з’єднати маніпулятори зі скафандром і випробувати в умовах, що імітують низьку гравітацію. В описі гранту, виділеного на розробку SuperLimbs, також зазначено, що кінцівки екзоскелета можуть використовуватися як додаткові руки під час робіт і допомагати запобігати падінню, підвищуючи стабільність космонавтів у скафандрі, виконуючи роль додаткової пари ніг.